如何設計環保的橡膠配方（一些環保型橡膠材料）

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環保型橡膠制品材料

要求生產的橡膠制品不含有超過限制值的危險物質，而且不使用禁用的危險物質，以免危害人類健康。

1. 重金屬

橡膠制品原材料的型號、品級都會影響重金屬的含量。因此，要注意避免或減量使用含鉻和鎳的原材料(例如鋅鉻黃含六價鉻，防老劑NBC含鎳)。模具和骨架的鍍鉻層也會將鉻元素帶到膠料中來，因此要開發以三價鉻替代六價鉻的鍍鉻新技術。膠鞋行業要注意紡織物和皮革染料的重金屬限制值，限用含銅、鉻、鎳的金屬絡合染料，避免我國鞋在2005年底因被檢出含有較高水平的鎳和偶氮染料而遭到意大利“有毒”調查的困擾。

橡膠制品中重金屬的含量并不只來源于一種或兩種重點的原材料，是所有的原材料(包括生膠)重金屬含量的總和。有些原材料雖然重金屬含量極微（如白炭黑和高嶺土），但亦要留意“積少成多”。

由于歐盟ELV指令和EEE RoHS指令已實施，橡膠制品的配方設計和生產工藝實現“無鉛化”就成為重要課題。

① 采用無鉛硫化體系

硫化劑TCY（2，4，6-三巰基均三嗪）和Ca/Mg吸酸穩定劑組成的體系、噻二唑硫化劑/BaCO3吸酸劑組成的體系、硫化劑XL-21（2，3）-二巰基氨基甲酸鹽甲基喹啉)/Ca(OH)2吸酸劑組成的體系，都是氯醚橡膠的無鉛硫化體系，已取代NA-22/Pb304或“二鹽”的有鉛硫化體系在汽車燃油膠管中應用。另外，氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)的一氧化鉛硫化體系存在嚴重的環保問題，可用無鉛硫化體系(如季戊四醇)代替，或在生產中用氯化聚乙烯橡膠(CM)取代CSM。

② 取消膠管包鉛硫化工藝

用包塑工藝替代包TPX樹脂(聚-4-甲基-1-戊烯)、尼龍、聚丙烯或尼龍/聚丙烯。早在1972年，國際癌癥研究中心(IARC)的專題論文集第1卷中就已確定鉛和鉛化合物的致癌性，歐共體的兩個指令(67/548/EEC和76/769/EEC)也將鉛和鉛化合物劃入危險物質并規定了限制值。當時，歐洲的膠管生產廠即將摒棄包鉛機組，而恰恰此時，我國膠管行業掀起了引進連續包鉛機組的熱潮，先后從歐洲引進多條生產線，有些生產線目前仍在運轉。而且當時電纜行業也在推廣應用，并研制了國產包鉛機組。這是由于當時環保意識和信息的缺乏造成的決策失誤，要引以為戒。

③ 使用環保粘合劑

某些橡膠/金屬熱硫化粘合劑(如開姆洛克220、250、252)的組分中含有鉛化合物，會造成制品鉛超標。目前已開發出英國西邦的cilbond 24C屬于符合國際原材料資料系統（IMDS）要求，不含鉛，無毒性溶劑型的高性能膠粘劑。用于各類橡膠與金屬，塑料及其他硬質基材之間的熱硫化粘接。

2. 溴類阻燃劑

按照歐盟有關指令，多溴聯苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)屬于禁/限用之列。雖然因為橡塑行業目前難以找到可代替十溴二苯醚的有效阻燃劑，消防部門也提出異議，歐盟委員會于2005年10月13日通過決議，決定豁免“在聚合物應用中的十溴二苯醚”。這似乎暫時給予了十溴二苯醚的合法身份。但是，一些國外的電氣電子設備生產商至今仍堅持對“一溴“至”十溴“二苯醚的禁/限用。原因有二：限用五溴二苯醚和八溴二苯醚的指令EU-D-2003/11/EC)仍然有效，它們未被豁免；在十溴二苯醚的合成過程中，帶有2%的副產品——八溴二苯醚和九溴二苯醚。

另一種常用的阻燃劑四溴雙酚A，歐盟也正在進行“危險評估”。

因此，開發和應用無鹵阻燃劑特別是無溴阻燃劑，是橡膠助劑生產廠和橡膠制品廠共同的迫切任務。

3. 多環芳烴

目前歐盟和其他國家限制的多環芳烴（PAHs）共有16種，首要的PAH便是眾所周知的苯并(α)芘。近幾年，我國出口的電氣電子產品屢遭歐洲國家退貨，有些是與其中的橡塑制品PAHs超標有關。

在橡塑制品中檢出的PAHs究競是哪些原材料帶來的 這一直是困擾企業的一大難題，筆者雖著力查閱文獻資料，尚未能完全闡明，只是初步認為煤焦油和石油是可能的疑點，相應主要可疑原材料是炭黑和加工油。

① 炭黑

炭黑的原料油主要有澄清油、乙烯焦油和煤焦油，我國的炭黑原料油主要是煤焦油。煤焦油是極其復雜的混合物，主要組分是芳烴化合物和雜環化合物，有幾千種之多，從中分離并經鑒定的就有500多種。對炭黑反應爐的各部位原料油反應的中間產物作色譜分析，發現有多種PAHs存在，其中含量較多的幾種為芘、苯并(a)芘、苯并(c)芘等。乙烯焦油也含有一定數量的PAHs。試驗表明，目前廣泛應用的國產油爐法炭黑，即使在膠料配方中用量不大，也會使PAHs超標。

目前炭黑廠都沒有向橡膠制品廠提供PAHs含量的檢測報告或控制指標，這也是讓橡膠制品生產企業十分困惑的問題。

② 加工油

橡膠加工油包括芳烴油、石蠟油和環烷油。芳烴油因含有大量的PAHs而不能用于有環保要求的橡膠制品，這也限制了充高芳烴油的充油橡膠(如SBRl712等)的應用。雖然我們已開發出較低PAHs含量的充油橡膠(如SBRl723)，但它們所含的PAHs的種類和數量均未見報道，能否符合歐盟環保要求尚未可知。石蠟油和環烷油中，因產地和加工工藝不同，其PAHs的含量也大有差別。迄今為止，筆者未見國內外生產橡膠加工油的企業出示的PAHs數據，難以對各種油品作出環保評價。

目前，我們對原材料中PAHs的來源尚很不明了，除炭黑和加工油外，可能還有其他許多使PAHs超標的原材料，需要加緊進行篩選、確定。否則，一旦歐盟對PAHs正式立法，我們將處于一個十分難堪的局面。

4. 特定胺

歐盟指令2002/61/EC和生態紡織品標準《Oeko-Tex-Standard 100》限制了危險物質偶氮染料的銷售和使用。所謂“特定胺”是指在特定(即還原)條件下從偶氮染料中分解產生的可致癌的芳胺，共有24種。

偶氮染料主要涉及紡織品和皮革用的染料，但是現在采購方也要求檢測橡膠制品中的特定胺。分析認為，膠料中的某些有機顏科(著色劑)，特別是偶氮類著色劑，可能含有這些特定胺，如大紅粉和金光紅、油溶燭紅、橡膠大紅LG等著色劑含有二氯聯苯胺。

鞋類產品要特別注意使用的布料和革料是否有禁用染料，現在已有300多種環保型染料可供選擇。

5. N-亞硝胺

某些具有仲胺結構的橡膠助劑與亞硝化劑(氮氧化物NOx)反應會生成具有致癌性的N-亞硝胺。德國法規TRGS552(1988年1月生效)規定了禁用12種致癌的N-亞硝胺，涉及多種目前國內廣泛應用的橡膠助劑。特別是歐盟發表的《未來化學品政策戰略白皮書》，將硫化劑DTDM和某些秋蘭姆類促進劑(如TMTD等)列入限期淘汰的化學品，不僅對橡膠制品生產企業，而且對輪胎行業都有威脅。因此，我們應采用安全的環保型助劑，例如國內輪胎廠正在用促進劑NS替代NOBS。

注：BZ-二丁基二硫代氨基甲酸鋅；

CBBS-N-環己基-雙(2-苯并噻唑)次磺酰胺；

CBSA→CBBS；

CDD-二甲基二硫代氨基甲酸銅；

CKD-二乙基二硫代氨基甲酸鎘；

CTP-N-環己基硫代鄰苯二甲酰亞胺；

CZ-N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

DBZ→ZBEC；

DCBZ→DZ；

DIBS-N，N-二異丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

DPTI-六硫化雙五亞甲基秋蘭姆；

DTDC-二硫化-N，N′-二己內酰胺；

ESVE→CBSA；

EZ-二乙基二硫代氨基甲酸鋅；

IT-二硫化四異丁基秋蘭姆；

IU-一硫化四異丁基秋蘭姆；

IZ-二異丁基二硫代氨基甲酸鋅；

MDB-2-(4-嗎啡啉基二硫代)苯并噻唑；

NA-N-亞硝基二苯胺；

NOBS-N-氧聯二亞乙基-1-苯并噻唑次磺酰胺；

NS-N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺；

OTOS-N-氧聯二亞乙基硫代氨基甲酰-N′-氧聯二亞乙基次磺酰胺；

OTTBS-N-氧聯二亞乙基硫代氨基甲酰-N′-叔丁基次磺酰胺；

OTTOS→OTTBS；

PPD-N-五亞甲基二硫代氨基甲酸哌啶；

PVI+CTP；

PX-乙基苯基二硫代氨基甲酸鋅；

PZ-二甲基二硫代氨基甲酸鋅；

SDC-二乙基二硫代氨基甲酸鈉；

TATD-烷基化三亞乙基四胺二硫化秋蘭姆；

TBSI-N-叔丁基-2-雙苯并噻唑次璜酰胺；

TBBS→NS；

TBTD-二硫化四丁基秋蘭姆；

TBzTD-二硫化四芐基秋蘭姆；

TETD-二硫化四乙基秋蘭姆；

TL-二乙基二硫代氨基甲酸碲；

TMTD-二硫化四甲基秋蘭姆；

TMTM-一硫化四甲基秋蘭姆；

TTCU-二甲基二硫代氨基甲酸銅；

TTDM-三硫化二嗎啡啉；

TTTE-二甲基二硫代氨基甲酸鐵；

ZBDC-ZBEC；

ZBEC-二芐基二硫代氨基甲酸鋅；

ZDBC→BZ；

ZDC→EZ；

ZDEC→EZ；

ZDMC→PZ；

ZDTP-二烷基二硫代磷酸鋅；

ZEPC→PX；

ZMPC-甲基苯基二硫代氨基甲酸鋅；

ZP-亞戊基二硫代氨基甲酸鋅